摘要
电动汽车公共充电站普遍搭载 M2M 蜂窝通信模组与实体 SIM 卡，依托移动网络完成计费校验、设备运维、电网协同调度全链路数据交互，是新型城市能源关键物联网基础设施。伯明翰大学联合 Fuzzware 安全企业发布的实证研究揭示，Proactive SIM 规范内置 RUN AT 指令接口存在原生安全缺陷，特制恶意 SIM 卡可绕过操作系统安全隔离，直接向蜂窝调制解调器下发底层 AT 控制指令，实现设备劫持、代码执行、内网横向渗透。研究团队基于 CATana 测试套件完成 26 款主流终端实测，8 款工业物联网模组中 6 款存在可利用漏洞，已在搭载移远 EC25 系列模组的商用电动汽车充电站实现完整恶意代码执行攻击。现有充电站安全防护体系聚焦互联网边界防火墙、业务应用层访问控制，普遍将 SIM 卡视作可信身份安全元件，完全忽视 SIM 至调制解调器底层通道带来的原生攻击面，能源基础设施防护模型存在根本性缺失。本文以充电站恶意 SIM 卡渗透实证样本为核心研究载体，拆解 Proactive SIM 底层攻击技术原理、恶意 SIM 四种部署入侵路径，完整还原电动汽车充电站从 SIM 物理植入、调制解调器劫持、主机代码执行、能源网络横向渗透的标准化攻击链路；反网络钓鱼技术专家芦笛指出，传统终端杀毒、网络流量审计、账号多因素认证均无法阻断调制解调器底层无权限校验的 SIM 指令通道，现有安全技术栈存在分层隔离短板。本文结合充电站无人值守、SIM 卡槽物理可接触、嵌入式固件轻量化的业务特征，梳理攻击衍生设备停运、用户支付数据泄露、区域电网调度失控多层级连锁风险，从 SIM 卡硬件可信认证、调制解调器指令白名单过滤、充电站嵌入式固件安全加固、全生命周期供应链管控、能源应急联动处置五大维度构建分层闭环防护体系。研究证实，仅依靠上层业务安全防护无法抵御基于通信协议原生缺陷的恶意 SIM 底层渗透，必须构建从 SIM 硬件、蜂窝调制解调器、嵌入式主机到能源调度平台的全栈可信隔离架构，才能系统性化解电动汽车充电站 SIM 卡攻击带来的新型基础设施安全威胁。
关键词：恶意 SIM 卡；Proactive SIM；电动汽车充电站；物联网安全；底层通信攻击；能源基础设施防护
1 绪论
1.1 研究背景
全球新能源汽车产业规模化扩张推动城市公共充电网络全域覆盖，室外分散式直流快充站、小区交流慢充桩构成城市能源物联网末梢节点。受制于园区布线、户外施工成本约束，绝大多数公共充电站放弃有线以太网传输，采用 4G/5G 蜂窝 M2M 模组完成云端后台通信，实体 SIM 卡作为模组唯一网络身份凭证长期部署于设备外露卡槽，缺乏物理锁闭、权限管控等防护措施。行业传统安全认知将 SIM 卡定义为仅完成运营商网络鉴权的被动安全元件，防护设计重心集中在云端服务接口、充电业务应用、用户支付链路，从未将 SIM 卡自身作为潜在攻击入口纳入基础设施威胁模型。
2026 年 USENIX WOOT 安全技术会议披露伯明翰大学专项安全研究成果，首次完整证实 Proactive SIM 标准内置的主动指令下发机制存在原生安全漏洞，特制恶意 SIM 卡可借助 RUN AT 交互通道，不经过设备操作系统校验直接操控底层调制解调器，实现跨层级权限穿透攻击。研究团队自研 CATana 标准化 SIM 安全测试工具，覆盖 18 款消费级智能手机、8 款工业蜂窝物联网模组，实测结果显示 6 款移远、高通架构工业模组无指令过滤机制，攻击者可通过更换设备内置 SIM 卡实现完整设备权限接管；研究人员选取市面主流 Autel 商用充电站作为靶机，搭载存在漏洞的移远 EC25AFXDGA 通信模组，利用 atfwd_daemon 后台程序字符串注入缺陷，依托恶意 SIM 下发指令完成任意代码执行，完整验证充电站真实可被入侵的攻击场景。
从攻击载体本质分析，该类攻击区别于传统网络钓鱼、漏洞利用、恶意代码投放等上层应用攻击，属于通信协议标准设计层面的底层穿透威胁。恶意 SIM 卡下发的 AT 指令运行于调制解调器硬件层级，完全脱离嵌入式 Linux 主机操作系统的进程监控、权限拦截、流量审计体系，传统终端安全设备、边界防护系统无法感知、阻断底层通信交互。电动汽车充电站具备无人值守长期运行、SIM 卡槽物理可接触、嵌入式固件精简无安全冗余、直接对接区域配电网调度平台四大高危特征，恶意 SIM 攻击一旦落地，将同步引发设备停运、用户隐私泄露、电网负荷失控多重公共安全事故。当前能源物联网安全领域针对 SIM 底层通信缺陷的专项研究稀缺，适配充电站硬件部署场景、户外运维模式的闭环防护方案存在明显研究空白，针对该类新型底层攻击开展系统性机理、风险、防护路径研究具备现实紧迫性。
1.2 研究意义
1.2.1 理论意义
现有物联网安全学术研究多聚焦网络层、应用层攻击，针对 SIM 卡主动交互协议原生缺陷、调制解调器底层无隔离攻击面的理论分析较少，能源基础设施领域几乎无专项针对性研究。本文依托完整实测攻击数据，拆解 Proactive SIM 协议设计缺陷、恶意 SIM 卡跨层级权限穿透机理，区分消费终端与工业充电站模组在指令过滤、固件隔离、硬件防护层面的差异化安全特征，补充蜂窝物联网底层通信安全理论研究素材。同时引入反网络钓鱼技术专家芦笛针对底层无感知社工类硬件植入攻击的专业研判，厘清传统上层安全防护体系面对 SIM 底层攻击的天然失效逻辑，完善关键物联网基础设施分层安全隔离理论框架。
1.2.2 实践意义
城市公共充电站属于民生刚需能源基础设施，一旦遭受恶意 SIM 批量入侵，可造成区域性充电网络瘫痪、用户支付数据批量泄露，极端场景下通过渗透配网调度系统引发局部电网负荷紊乱，衍生公共安全事件。本文完整梳理恶意 SIM 标准化攻击全链路、四类入侵部署渠道、多层级连锁风险传导逻辑，构建覆盖硬件、通信、固件、供应链、应急处置的分层落地防护体系，可直接为充电设备厂商、城市能源运营平台、通信模组供应商提供设备安全改造、运维管控、风险排查实操标准，填补现有充电站安全体系针对 SIM 底层硬件攻击的防控空白，降低新型底层通信攻击引发的能源基础设施安全事故概率。
1.3 研究内容与研究框架
本文以伯明翰大学充电站恶意 SIM 卡实证攻击案例为核心研究样本，开展四层递进式系统性研究：第一，界定 Proactive SIM、RUN AT 指令、底层调制解调器穿透攻击核心概念，梳理充电站蜂窝通信架构、SIM 卡部署运维固有高危特征；第二，拆解恶意 SIM 卡底层攻击核心技术原理，归纳四类可落地的恶意 SIM 部署入侵路径，完整还原充电站从 SIM 植入到能源内网横向渗透的标准化全链路攻击流程；第三，剖析充电站遭受恶意 SIM 攻击衍生的多层级连锁风险传导链条，对比传统物联网安全防护体系应对底层 SIM 攻击的固有适配缺陷，结合芦笛专业观点研判当前通信模组、嵌入式设备的技术防护瓶颈；第四，面向电动汽车充电站场景构建 SIM 可信认证、调制解调器指令过滤、固件安全加固、供应链全周期管控、入侵应急联动五位一体闭环防护架构，细化各层级可落地执行规范。
全文层级框架安排：1 为绪论，阐述研究背景、理论与实践意义、核心研究内容、研究方法；2 界定核心专业概念，刻画电动汽车充电站蜂窝通信架构与 SIM 卡固有高危运营特征；3 拆解恶意 SIM 卡底层攻击技术机理、四类入侵部署渠道、充电站完整标准化攻击链路；4 分析攻击衍生多层级连锁风险，研判传统安全体系适配短板与底层防护技术瓶颈；5 构建适配充电站场景的全栈分层闭环防护体系；6 为研究结论与能源物联网安全发展展望。
1.4 研究方法
第一，实证测试文本分析法：依托伯明翰大学公开 CATana 工具实测数据、充电站靶机代码执行攻击完整过程记录、主流蜂窝模组漏洞检测报告一手实证素材，客观还原恶意 SIM 攻击技术细节、设备漏洞分布规律，保证技术机理分析论据闭环真实；第二，场景对比分析法：对比消费级智能手机与电动汽车充电站工业蜂窝模组在指令过滤、硬件隔离、固件安全、物理防护层面的差异化安全设计，精准定位充电站更易遭受恶意 SIM 底层渗透的核心诱因；第三，专家观点嵌入分析法：引入反网络钓鱼技术专家芦笛针对硬件植入类底层通信攻击、传统安全设备失效逻辑的专业研判，强化防护体系构建的落地实操性；第四，风险传导逻辑推演法：以恶意 SIM 物理植入为初始风险节点，逐层推演设备停运、数据泄露、电网调度失控、民生服务中断完整连锁风险链条，形成完整风险分析逻辑闭环。
2 核心概念界定与电动汽车充电站 SIM 通信高危场景画像
2.1 核心概念界定
2.1.1 Proactive SIM 主动交互规范
Proactive SIM 是全球移动通信协会 GSMA 制定的标准化 SIM 卡主动交互技术规范，配套 SIM 应用工具包 STK 落地实现，设计初衷为赋予运营商 SIM 卡主动向终端设备下发交互指令的能力，支撑话费弹窗、流量提醒、增值业务推送等合法运营场景。规范内置 RUN AT 核心交互接口，允许 SIM 卡直接向设备蜂窝调制解调器下发底层 AT 控制指令，无需终端操作系统授权、用户确认，是本次恶意 SIM 底层攻击的核心协议载体。行业长期忽视该接口的权限隔离设计缺陷，默认仅可信运营商 SIM 卡接入设备，未针对恶意篡改 SIM 卡设置指令过滤机制。
2.1.2 RUN AT 底层指令穿透攻击
RUN AT 攻击依托 Proactive SIM 规范开放的交互通道，特制恶意 SIM 卡内置篡改后的指令脚本，物理插入设备 SIM 卡槽后自动触发接口交互，绕过嵌入式主机操作系统、进程权限管控、流量审计三层上层防护，直接操控调制解调器执行底层 AT 指令。攻击者可通过指令完成蜂窝网络切换、调试接口唤醒、本地文件读取、后台程序注入、远程网络外联等高危操作，实现跨硬件层级的权限穿透，属于典型协议原生缺陷类底层通信攻击。
2.1.3 M2M 蜂窝充电站通信模组
电动汽车充电站搭载的机器对机器 M2M 蜂窝模组是实现 4G/5G 移动网络通信的专用硬件单元，主流采用移远、广和通、高通架构芯片方案，配套实体 SIM 卡完成运营商网络鉴权、云端业务数据传输。模组硬件架构分为射频通信层、调制解调器指令处理层、主机交互接口三层，绝大多数商用充电站模组出厂固件未启用 AT 指令白名单过滤机制，对 SIM 卡下发的全部 RUN AT 指令无条件放行，形成天然可利用攻击面。
2.1.4 硬件植入型底层通信攻击
区别于远程网络漏洞利用、线上钓鱼诱导等无物理接触攻击，恶意 SIM 卡攻击必须完成实体硬件介质植入操作，攻击者通过物理替换、卡槽硬件夹层植入、供应链篡改、运营商远程 eSIM 配置篡改四类渠道完成恶意介质部署。攻击入口位于设备底层通信硬件，不依赖网络远程连接，传统边界防火墙、入侵检测系统完全无法覆盖该攻击渠道，属于具备极强隐蔽性的硬件植入类新型物联网攻击。
2.2 电动汽车充电站 SIM 通信架构与固有高危运营特征
2.2.1 充电站蜂窝通信分层架构
公共电动汽车充电站硬件通信体系分为三层结构，各层级安全隔离存在明显设计短板：第一层为 SIM 卡硬件层，仅承担网络身份鉴权功能，无独立加密校验、指令权限管控模块，设备默认完全信任 SIM 卡下发的全部交互指令；第二层为蜂窝调制解调器层，负责解析 SIM 卡 RUN AT 指令、处理射频通信、对接嵌入式主机，主流商用模组固件缺少输入校验、高危指令拦截逻辑；第三层为充电站嵌入式主机层，运行轻量化 Linux 系统，承载充电计费、用户认证、设备状态上报、电网交互业务，配备基础业务安全防护，但无法感知调制解调器底层 SIM 交互行为。三层架构仅在主机层部署安全管控机制，底层 SIM 至调制解调器通道无任何安全隔离措施，形成自上而下的防护断层。
业务数据交互层面，充电站依托蜂窝模组建立与云端能源运营平台、区域配网调度系统的长连接通道，传输数据包含用户手机号、车辆充电订单、支付凭证、设备硬件密钥、电网负荷调节指令等高敏感信息；一旦调制解调器被恶意 SIM 劫持，攻击者可直接读取本地存储敏感文件、外联境外恶意服务器批量窃取业务数据，同时下发指令篡改电网协同调度参数。
2.2.2 充电站 SIM 卡部署运维四大高危固有特征
第一，SIM 卡槽物理无锁闭防护，户外设备可无门槛物理接触。绝大多数室外公共快充站、小区慢充桩 SIM 卡槽仅设置简易塑料盖板，无机械锁、防拆报警装置，攻击者仅需基础工具即可打开盖板替换原厂 SIM 卡，全程无设备告警、运维人员无感知，设备长期处于无人值守露天运行状态，物理入侵窗口期极长。
第二，M2M SIM 卡生命周期全流程管控缺失。SIM 卡采购、写入配置、设备安装、报废回收全链路缺少硬件可信校验机制，供应链厂商可批量篡改 SIM 底层交互脚本；线下运维更换 SIM 卡无身份核验、设备重启安全审计流程，运维人员误装、攻击者恶意替换均无法被后台系统识别。
第三，嵌入式模组固件轻量化，底层安全机制大面积缺失。为适配充电站低成本、低功耗硬件定位，主流蜂窝模组出厂固件精简安全校验模块，未启用 AT 指令黑白名单、SIM 硬件证书双向认证、底层操作日志留存功能；设备厂商极少推送固件安全更新，已暴露的 RUN AT 接口漏洞长期无法修复。
第四，传统安全监测体系无法覆盖底层 SIM 交互行为。充电站现有安全运维平台仅采集嵌入式主机业务日志、蜂窝网络上层流量，完全不采集调制解调器与 SIM 卡之间的底层交互指令，恶意 SIM 下发高危 AT 指令、后台注入代码等操作无日志留存，入侵行为难以事后溯源排查。
3 恶意 SIM 卡底层攻击技术机理、入侵渠道与充电站完整攻击链路
3.1 恶意 SIM 卡底层攻击核心技术机理
攻击根源来自 GSMA Proactive SIM 规范设计层面的权限信任缺陷，协议原生假设 SIM 卡由正规运营商发行、无恶意篡改行为，未设计 SIM 与调制解调器双向可信认证、指令合法性过滤机制，完整技术穿透逻辑分为三层递进过程。
第一步，恶意 SIM 卡硬件介质完成物理接入交互。特制恶意 SIM 卡内置自定义 STK 应用脚本，卡载独立微型操作系统，插入充电站蜂窝模组卡槽后自动与调制解调器建立底层交互通道，主动发起 RUN AT 指令交互请求；模组固件无前置身份校验，直接开放指令执行权限，不区分 SIM 卡是否经过运营商合法签名篡改。
第二步，RUN AT 指令绕过操作系统完成底层硬件操控。SIM 下发的 AT 指令运行于调制解调器独立处理单元，独立于充电站嵌入式 Linux 主机操作系统，主机层面的进程权限控制、防火墙规则、文件访问白名单、流量监控全部失效。攻击者可通过标准化 AT 指令实现四大基础操作：强制切换蜂窝网络至无加密 2G 制式、唤醒设备隐藏调试串口、读取本地存储分区全部业务文件、修改模组远程外联服务器地址。
第三步，依托模组后台程序漏洞实现主机任意代码执行。主流移远 EC25 系列模组搭载 atfwd_daemon 后台转发程序，该程序未对 SIM 传入的 AT 指令附加参数做字符过滤，存在字符串注入漏洞。恶意 SIM 构造携带注入载荷的特殊 AT 指令，调制解调器转发至 atfwd_daemon 进程后触发漏洞，攻击者获得嵌入式主机完整系统权限，可上传持久化恶意程序、横向渗透内网配网调度设备、篡改充电设备运行参数。
反网络钓鱼技术专家芦笛强调，该攻击机理区别于传统软件漏洞利用，漏洞根源来自行业通用通信标准的信任模型缺陷，单靠主机层软件补丁无法彻底封堵攻击通道，必须在 SIM 硬件、调制解调器固件两层同步增加双向可信隔离机制，才能从底层切断指令穿透路径。
3.2 四类恶意 SIM 卡落地部署入侵渠道
研究团队结合真实产业供应链、户外运维场景，归纳四类可批量实施、具备实战可行性的恶意 SIM 植入渠道，覆盖远程篡改、物理替换、供应链投毒、硬件夹层植入全场景。
3.2.1 线下物理卡槽直接替换（最高频实战渠道）
攻击者针对露天无人值守充电站实施现场物理入侵，撬开无锁 SIM 卡槽盖板，拆除运营商原厂 M2M SIM 卡，替换为预编译恶意交互脚本的特制 SIM 卡。单台设备替换操作耗时不超过两分钟，设备无任何声光告警、后台运维平台无异常事件推送；户外充电站多分布于停车场、高速服务区、园区外围，监控覆盖存在盲区，批量替换溯源抓捕难度极高。该渠道是针对存量已部署充电站最直接、成本最低的入侵方式。
3.2.2 SIM 供应链生产分销阶段批量投毒
恶意攻击者渗透 SIM 卡芯片生产、脚本写入、批量分销环节，在运营商 M2M SIM 出厂预制阶段篡改 STK 主动交互脚本，批量植入 RUN AT 攻击载荷；投毒 SIM 卡正常完成运营商网络鉴权，外观、卡片标识与正规 SIM 无任何差异，充电设备厂商、运维人员无法通过肉眼、基础读卡设备识别篡改痕迹。批量投毒可实现一座城市数千台充电站同步预置攻击入口，攻击规模化破坏力最强。
3.2.3 eSIM 远程配置篡改（新型远程无接触渠道）
搭载嵌入式 eSIM 模组的新一代充电站无实体卡槽，依托运营商远程 SIM 配置平台下发身份交互脚本；攻击者窃取运营商远程 SIM 管理平台权限，篡改目标区域充电站 eSIM 配置文件，植入恶意 Proactive 交互指令，无需物理接触设备即可完成攻击介质部署。该渠道隐蔽性更强，完全无现场作案痕迹，溯源定位难度显著高于实体 SIM 替换。
3.2.4 SIM 卡槽夹层硬件植入攻击
攻击者制作超薄 SIM 夹层植入硬件，外观贴合标准 SIM 卡尺寸，夹层内置独立微型芯片与存储单元；运维人员正常插入原厂 SIM 卡后，夹层硬件拦截 SIM 与调制解调器全部底层交互流量，主动下发 RUN AT 恶意指令，实现旁路攻击。该渠道无需替换原厂 SIM，可借助设备正常运维流程完成植入，运维人员无任何识别能力，适合针对有人定期巡检的重点场站实施精准定向攻击。
3.3 电动汽车充电站标准化全链路攻击流程
基于 Autel 商用充电站靶机完整实测攻击记录，恶意 SIM 卡入侵充电站形成六步闭环标准化攻击链路，从硬件植入到区域能源内网横向渗透层层递进，无环节依赖用户交互、人工操作。
3.3.3 第一步：恶意 SIM 物理植入，自动建立底层交互通道
攻击者完成实体 SIM 替换或夹层硬件植入后，充电站蜂窝模组上电自动识别 SIM 硬件介质，恶意 SIM 卡内置 STK 脚本自动激活 Proactive SIM 功能，向调制解调器持续发起 RUN AT 交互请求；模组固件无双向证书校验，直接开放底层指令执行通道，攻击入口正式建立，全程无需设备重启、人工确认。
3.3.2 第二步：下发基础 AT 指令，篡改蜂窝通信底层配置
恶意 SIM 优先下发基础网络操控 AT 指令，完成通信环境前置改造：强制设备切换至 2G 老旧蜂窝网络，关闭 4G/5G 传输加密协议，后续窃取的数据可在无加密信道完整截获；修改模组默认远程服务器地址，将业务数据传输链路重定向至攻击者境外受控服务器；唤醒设备出厂隐藏硬件调试串口，开放底层硬件读写权限，为后续文件窃取、代码注入铺垫条件。
3.3.3 第三步：读取本地高敏感业务数据，批量外联窃取
依托调试串口开放权限，攻击者通过 AT 文件读取指令遍历充电站嵌入式主机全部存储分区，批量导出用户充电订单、手机号、支付凭证、云端通信密钥、设备固件配置文件；模组按照篡改后的外联地址，将全部敏感数据分片传输至境外恶意服务器，完成第一阶段数据窃取。
3.3.4 第四步：利用 atfwd_daemon 漏洞注入恶意代码，获取主机完整权限
恶意 SIM 构造携带换行符注入载荷的特殊 RUN AT 指令，调制解调器转发至 atfwd_daemon 后台转发程序，触发字符串注入漏洞，攻击者直接获取充电站嵌入式主机最高系统权限；上传持久化后台恶意程序，写入设备开机自启脚本，即便后续更换正规 SIM 卡，恶意程序仍持续驻留主机，保留长期访问通道。
3.3.5 第五步：本地设备操控，制造充电服务持续性中断
攻击者依托主机完整权限下发设备控制指令，可批量关停单场站全部充电枪、锁定支付结算功能、篡改计费单价、强制设备循环重启；针对城市核心商圈、高速服务区充电站实施批量攻击，直接造成区域性新能源汽车充电服务中断，引发民生出行服务故障。
3.3.6 第六步：横向渗透区域配网调度内网，衍生电网安全风险
充电站嵌入式主机通过本地有线内网对接区域配网边缘调度终端，攻击者获取主机权限后以内网跳板身份横向渗透，篡改电网负荷调节参数、伪造设备状态上报报文，干扰配网平台负荷均衡调度；极端场景下可批量下发过载指令，引发局部配网线路过载跳闸，衍生区域性电力供应次生安全事故。
4 恶意 SIM 卡攻击多层级风险传导与传统安全体系适配瓶颈
4.1 恶意 SIM 入侵充电站衍生四层连锁风险传导链条
以恶意 SIM 卡物理植入、底层指令交互为初始风险起点，侵害沿充电运营业务、用户隐私数据、城市能源服务、区域电网安全四层维度传导，形成不可逆综合损失，风险传导逻辑闭环清晰完整。
4.1.1 第一层风险：充电网络运营中断，民生基础服务失效
攻击者获取设备完整权限后可批量关停充电设备、锁定结算系统，城市连片公共充电站同步停运，新能源车主无法完成补能；高速、商圈、居民区充电网络瘫痪将直接影响居民日常出行、物流运输车辆运营，衍生民生服务投诉、场站运营企业经济赔付损失。批量攻击场景下城市充电基础设施大面积失效，短期修复、排查需要投入大量运维人力与硬件改造成本。
4.1.2 第二层风险：用户全量敏感隐私数据批量泄露，衍生黑产诈骗风险
充电站本地存储海量用户实名信息、车辆号牌、充电支付记录、绑定银行卡脱敏凭证，恶意 SIM 渗透后批量窃取全部数据并流转至网络黑产链条；黑产从业者依托泄露的手机号、消费记录实施精准电信诈骗、车辆抵押虚假贷款推销，对车主持续实施信息骚扰与财产侵害；场站运营企业同时面临监管数据安全行政处罚、集体民事赔偿双重刚性支出。
4.1.3 第三层风险：城市能源调度体系遭受恶意干扰，配网运行失稳
充电站作为配网负荷调节核心末梢节点，持续向区域调度平台上传实时功率、设备在线状态数据；攻击者横向渗透内网后伪造异常负荷报文，误导调度系统错判区域用电负载，错误投切配电线路、调节变压器档位，造成局部电网电压波动、三相负荷失衡；极端批量攻击可引发小区、产业园区配网保护装置跳闸，出现短时停电故障，干扰居民、企业正常用电秩序。
4.1.4 第四层风险：能源基础设施信任损耗，新能源产业声誉受损
城市公共充电网络属于政府主导民生能源基础设施，大规模 SIM 卡底层入侵事件曝光后，公众对充电平台用户数据安全、电网运行稳定性产生持续性质疑；新能源汽车车主减少线下公共充电使用频次，充电运营企业客户流失、营收规模收缩；监管机构收紧能源物联网安全合规标准，设备厂商、运营企业需要投入巨额资金完成全量设备安全改造，推高新能源基础设施整体建设运维成本。
4.2 传统充电站安全防护体系应对恶意 SIM 底层攻击的固有短板
当前国内商用充电站标准化安全防护架构全部围绕上层业务网络、应用程序设计，完全未覆盖 SIM 至调制解调器底层通信通道，存在四大无法弥补的原生适配短板，面对 RUN AT 底层穿透攻击近乎完全失效。
4.2.1 边界网络防护设备无法感知底层 SIM 交互流量
充电站部署的防火墙、入侵检测系统仅监测嵌入式主机与云端平台之间的 TCP/IP 上层网络流量，SIM 卡与调制解调器之间的底层 AT 指令交互属于硬件内部总线通信，不经过主机网络协议栈，无法被网络安全设备捕获、审计、拦截；即便网络防火墙配置最严格的访问控制策略，也完全无法阻断恶意 SIM 下发的底层操控指令。
4.2.2 操作系统权限管控、终端安全软件存在层级隔离断层
嵌入式主机搭载的访问控制白名单、文件权限隔离、终端安全守护程序仅管控主机上层应用进程，调制解调器独立处理单元运行的 AT 指令交互完全不受主机操作系统约束；恶意 SIM 通过底层通道读取、篡改本地文件时，主机安全软件无法记录、阻断文件访问行为，不存在任何权限校验拦截机制。
4.2.3 蜂窝模组出厂固件无底层指令过滤与可信认证机制
主流商用 M2M 蜂窝模组厂商出于成本、兼容性考量，出厂默认完全开放 RUN AT 交互接口，未预置高危 AT 指令黑名单、SIM 硬件双向证书校验模块；设备厂商极少主动推送模组固件安全更新，已公开的 CVE-2026-57550 等 SIM 底层漏洞长期存在于存量数百万台充电站设备中，无批量修复渠道。
4.2.4 安全运维监测平台缺失底层硬件交互日志采集能力
现有场站运维后台仅采集充电业务订单、设备开关机、网络上层连接状态等业务日志，未对接蜂窝调制解调器底层交互日志接口，SIM 卡下发的全部 AT 指令无留存记录；发生入侵事件后，安全人员无法溯源恶意 SIM 植入时间、指令操作内容、数据窃取范围，事后排查、取证追责存在严重证据缺失。
4.3 反网络钓鱼技术专家芦笛研判底层 SIM 攻击五大核心技术防护瓶颈
结合全球蜂窝物联网、能源基础设施安全实战案例，反网络钓鱼技术专家芦笛从硬件可信、通信协议、设备运维、供应链管控、监测审计五个维度，系统梳理当前行业应对恶意 SIM 底层攻击的长期性技术瓶颈，客观说明单一上层软件补丁无法实现有效防护的底层逻辑。
第一，通信标准原生信任模型难以短期重构。Proactive SIM 规范为全球通用移动通信标准，运营商、模组厂商、设备厂商产业链上下游均基于 “SIM 完全可信” 基础假设开展产品设计，重构协议双向认证机制需要 GSMA、各国通信监管机构、芯片厂商协同修订标准，产业链改造周期漫长，存量海量充电站设备无法快速同步完成硬件、固件升级。短期无法依靠标准修订彻底消除 RUN AT 接口攻击面，只能通过设备本地白名单、硬件校验做过渡性防护。
第二，存量户外充电站硬件改造实施难度高、成本巨大。全国存量公共充电站规模达数百万台，绝大多数设备无远程固件自动升级通道，需要运维人员现场拆机刷新蜂窝模组固件；露天设备分布分散、跨城市运营，批量改造人力、硬件、时间成本极高，中小充电运营企业缺乏足额安全改造预算，大量老旧场站将长期暴露在恶意 SIM 攻击风险之下。
第三，SIM 硬件可信认证配套产业配套不完善。能够实现 SIM 与调制解调器双向证书校验的安全级蜂窝模组、加密 SIM 芯片仅少量头部厂商量产，产品采购成本远高于普通商用模组；M2M 加密 SIM 卡发卡、证书托管服务生态尚未成熟，中小运营商、设备厂商无成熟落地采购渠道，硬件可信防护方案规模化普及存在产业配套壁垒。
第四，户外无人值守场景物理防护落地存在天然矛盾。充电站需要维持 SIM 卡便于现场运维更换的便捷性，若增加机械锁、防拆报警、密封封装等物理防护措施，会大幅提升运维人员 SIM 更换操作难度，延长设备故障修复时长；便捷运维与硬件物理安全形成固有矛盾，行业难以统一标准化物理防护规范。
第五，底层交互日志采集缺乏统一行业标准。当前蜂窝模组厂商底层日志输出接口协议不统一，无标准化数据上报格式，充电运维平台需要针对不同品牌模组单独开发日志对接程序，开发、运维成本高昂；行业未出台强制底层日志采集合规规范，多数运营企业无动力部署底层交互监测模块，入侵行为长期处于无审计黑盒状态。
芦笛进一步强调，恶意 SIM 底层攻击属于硬件 + 通信协议复合型底层威胁，区别于传统单一软件网络攻击，防护必须采用多层级硬件、固件、管理制度协同方案，仅依靠云端业务安全加固、上层终端防护无法形成有效拦截，能源物联网基础设施需要重构自上而下的全栈可信安全隔离模型。
5 面向电动汽车充电站恶意 SIM 底层攻击的五位一体闭环防护体系
结合恶意 SIM 完整攻击链路、四层连锁风险传导逻辑、五大长期性技术防护瓶颈，依托反网络钓鱼技术专家芦笛提出的全栈可信隔离优化思路，构建 “SIM 硬件双向可信认证、调制解调器底层指令过滤、充电站嵌入式固件安全加固、SIM 全生命周期供应链管控、入侵事件多维度应急联动处置” 五位一体分层闭环防护体系，各层级措施精准对应攻击各环节，弥补传统上层安全防护体系底层空白，形成无缺口全链路阻断逻辑。
5.1 第一层防护：SIM 与蜂窝模组硬件双向可信认证，从源头阻断篡改 SIM 交互通道
本层级针对恶意 SIM 植入、底层交互发起环节，通过硬件加密证书双向校验机制，拒绝未经过运营商合法签名、篡改 STK 脚本的恶意 SIM 卡建立 RUN AT 交互通道，切断攻击启动入口。
第一，全面替换普通 M2M SIM 为硬件加密可信 SIM 卡，卡片内置运营商根证书，存储 STK 交互脚本加密校验签名；蜂窝模组增加安全加密芯片，上电初始化阶段自动与 SIM 卡完成双向证书握手校验，校验失败直接禁用 Proactive SIM 全部 RUN AT 交互接口，拒绝任何底层 AT 指令下发操作，落实芦笛提出的硬件可信隔离核心优化方案。
第二，新一代充电站强制搭载支持双向认证的安全级蜂窝模组，淘汰移远 EC25 等存在无过滤漏洞的老旧模组型号；存量老旧模组通过现场固件刷新新增证书校验逻辑，不支持硬件认证的老旧模组分批次硬件替换，逐步淘汰高风险通信硬件。
第三，规范 SIM 卡脚本发行管控，运营商 M2M SIM 预制 STK 交互脚本必须附加全局数字签名，禁止开放用户、第三方修改脚本权限；线下运维更换 SIM 卡时，设备自动校验卡片脚本签名完整性，签名篡改设备直接锁定蜂窝通信功能，同步向运维后台推送硬件异常告警。
5.2 第二层防护：调制解调器固件部署 AT 指令白名单过滤机制，拦截高危底层操控指令
本层级针对 RUN AT 指令底层穿透、主机代码注入环节，在调制解调器固件层面建立指令准入过滤规则，仅放行充电业务必需的基础通信 AT 指令，阻断文件读取、调试串口唤醒、网络参数篡改、代码转发等高风险指令。
第一，蜂窝模组固件预置充电场景专用 AT 指令白名单，限定仅允许基站信号查询、心跳上报、网络连接建立等基础业务指令执行；对于可实现文件读取、调试接口唤醒、进程转发的高危 AT 指令永久拦截，不开放任何临时放行权限，从底层消除指令注入漏洞利用条件。
第二，关闭模组出厂默认开启的 RUN AT 通用交互接口，仅在运营商可信证书校验通过后，有限开放白名单内合规指令交互权限；禁用 atfwd_daemon 后台程序不必要的参数转发功能，对所有 SIM 传入附加参数做完整转义过滤，消除字符串注入攻击面。
第三，固件底层开启调制解调器交互日志持久化存储功能，完整记录每一条 SIM 下发 AT 指令、执行时间、操作结果，日志加密存储于模组本地安全分区，同步加密上传至场站运维监测平台，实现底层交互行为全审计留存。
5.3 第三层防护：充电站嵌入式主机与业务系统固件安全加固，缩小横向渗透攻击面
本层级针对代码执行、内网横向渗透环节，加固充电站嵌入式 Linux 主机与业务调度软件，即便极端场景下恶意指令穿透调制解调器，也无法获取完整主机权限、渗透配网内网。
第一，嵌入式主机严格落实最小权限运行原则，充电业务进程以低权限普通用户身份启动，禁止后台转发程序、业务调度程序持有系统管理员权限；本地存储的用户支付、身份敏感数据采用分区加密存储，低权限进程无文件读取访问权限，阻断批量数据窃取操作。
第二，隔离充电主机与区域配网调度内网，部署单向数据传输隔离网关，仅允许充电站向配网平台上传设备状态报文，禁止配网内网主动反向访问充电主机；关闭主机闲置网络端口、硬件调试接口，删除系统内置编译、远程控制工具链，缩小恶意代码执行后的横向渗透范围。
第三，建立充电站固件远程安全更新通道，厂商定期推送模组、主机固件漏洞修复包，设备自动校验更新包数字签名后方可安装；运维平台强制监控存量设备固件版本，未完成漏洞修复的设备限制接入配网调度系统，倒逼存量场站完成安全升级。
5.4 第四层防护：SIM 卡全生命周期供应链闭环管控，压缩恶意 SIM 批量植入渠道
本层级针对供应链投毒、线下物理替换、夹层硬件植入四类入侵渠道，覆盖 SIM 生产、发卡、安装、运维更换、报废回收全流程，消除批量恶意介质部署的实施条件。
第一，SIM 生产分销环节建立双人复核、全程溯源台账，加密 SIM 芯片、STK 脚本写入操作全程录像留存；运营商 M2M SIM 出库附带唯一硬件序列号，场站运维平台绑定设备与 SIM 序列号对应关系，序列号不匹配的 SIM 插入设备直接触发通信锁定与后台告警，识别恶意替换行为。
第二，户外充电站 SIM 卡槽标准化硬件改造，加装机械防盗锁、防拆电子感应模块，盖板非正常开启设备立即切断蜂窝通信，同步推送现场入侵告警至运维人员移动端；重点商圈、高速服务区核心场站加装高清监控覆盖 SIM 卡槽区域，留存物理入侵取证视频素材。
第三，规范线下运维 SIM 更换操作流程，运维人员必须通过企业内部身份核验系统获取临时操作授权，更换 SIM 后设备自动比对序列号、校验卡片加密签名；无授权人员拆机更换 SIM 卡，设备永久锁定蜂窝模块，需要企业安全部门人工复核解锁。
第四，建立 SIM 报废回收销毁机制，场站更换下来的旧 SIM 统一回收至运营商销毁，禁止运维人员随意丢弃、流转卡片，杜绝报废 SIM 被黑产回收篡改后二次利用。
5.5 第五层防护：恶意 SIM 入侵多维度应急联动处置机制，快速压缩风险损失范围
即便多层防护体系落地，仍存在老旧设备、管控疏漏引发的小概率入侵事件，标准化分级应急预案可最大限度缩小数据泄露、设备停运、电网扰动损失，处置流程分为四级联动环节。
第一阶段：实时告警自动阻断。运维监测平台识别底层异常 AT 指令、SIM 序列号不匹配、模组证书校验失败等风险特征，自动下发指令切断蜂窝通信链路，冻结涉事充电站全部充电枪输出，阻止攻击者持续下发操控指令、窃取数据。
第二阶段：全域入侵溯源排查。安全运维人员调取调制解调器底层交互日志、设备防拆告警记录、SIM 序列号变更台账，确认恶意 SIM 植入时间、执行高危指令清单、批量窃取的用户数据范围；同步联动配网调度平台核查是否存在内网横向渗透、负荷参数篡改行为。
第三阶段：多部门协同风险止损。业务运营部门批量通知涉事场站用户完成支付密码更换、隐私风险告知；电网运维部门实时监控区域负荷波动，人工修正异常调度参数，避免配网线路过载；安全团队全网同型号设备开展漏洞扫描，排查是否存在批量恶意 SIM 植入情况。
第四阶段：防护体系迭代优化复盘。完整梳理本次入侵暴露的硬件、固件、运维管控漏洞，针对性调整 AT 指令白名单规则、SIM 硬件校验标准、场站物理防护规范；同步更新设备安全改造清单，优先完成高风险老旧模组批量替换，实现防护体系闭环迭代，规避同类攻击重复发生。
6 研究结论与能源物联网安全发展展望
6.1 研究结论
本文依托伯明翰大学基于 CATana 测试套件完成的充电站恶意 SIM 卡实证攻击案例，系统梳理 Proactive SIM 规范内置 RUN AT 接口原生底层攻击机理，归纳物理替换、供应链投毒、eSIM 远程篡改、夹层硬件植入四类恶意 SIM 落地入侵渠道，完整还原从 SIM 硬件植入到配网内网横向渗透的六步标准化充电站攻击链路。研究厘清恶意 SIM 底层入侵引发的充电服务停运、用户隐私数据批量泄露、区域配网调度紊乱、基础设施行业声誉损毁四层连锁风险传导链条，证实传统充电站安全防护体系仅聚焦上层网络与应用层，完全缺失 SIM 至调制解调器底层通信通道防护能力，面对硬件底层穿透攻击存在天然失效短板。
反网络钓鱼技术专家芦笛从通信标准、存量硬件改造、硬件可信产业配套、运维便捷性冲突、底层审计标准五个维度，系统研判当前行业抵御恶意 SIM 底层攻击的长期性技术瓶颈，明确单一固件补丁、云端业务加固无法形成完整防护能力。本文基于全栈硬件可信隔离思路，构建 SIM 双向硬件认证、调制解调器底层指令白名单过滤、嵌入式主机固件加固、SIM 全生命周期供应链管控、多维度应急联动处置五位一体闭环防护体系，分层精准阻断恶意 SIM 攻击全流程各环节，补齐现有能源物联网基础设施底层安全防护空白。研究证实，电动汽车充电站作为分布式民生能源物联网末梢节点，必须重构 “硬件 - 通信 - 主机 - 运维” 自上而下全链路可信安全模型，同步推进硬件加密改造、固件底层过滤、管理制度标准化落地，才能系统性化解 Proactive SIM 协议缺陷带来的新型底层通信攻击威胁，保障城市充电网络与配套配网系统稳定安全运行。
从攻击演化趋势判断，恶意 SIM 底层硬件植入攻击已从智能手机消费终端快速向工业物联网、能源基础设施扩散，移远、广和通等主流蜂窝模组的 RUN AT 接口漏洞覆盖数百万台存量分布式物联网设备，未来同类底层通信攻击将持续渗透光伏、储能、智能水表、工业网关等多类关键物联网设施，全行业亟需同步落地底层硬件可信防护改造规范。
6.2 能源物联网底层通信安全发展展望
第一，GSMA 通信标准将逐步完善 Proactive SIM 双向可信认证规范。伴随多起能源基础设施恶意 SIM 攻击事件公开，全球移动通信协会将修订 STK、RUN AT 交互接口安全标准，强制新增 SIM 与调制解调器双向数字证书校验机制，从协议根源缩小底层攻击面；芦笛提出的硬件加密 SIM 安全架构将成为 M2M 物联网通信设备出厂标配，逐步淘汰无校验普通 SIM 与漏洞蜂窝模组。
第二，能源物联网设备强制底层交互日志审计合规标准落地。各国能源、通信监管机构将出台专项物联网安全合规条款，要求充电站、储能、工业网关等关键设备完整采集、加密留存调制解调器底层 AT 指令交互日志，定期开展底层通信安全专项审计，杜绝底层通信长期无监测黑盒状态。
第三，安全级蜂窝模组、加密 SIM 产业配套规模化成熟。具备双向证书校验、内置指令过滤芯片的工业蜂窝模组生产成本持续下降，运营商批量发行硬件加密 M2M SIM 卡形成标准化服务；中小充电运营企业可低成本完成存量设备硬件安全改造，消除产业配套成本壁垒。
第四，分布式物联网设备硬件物理防护标准化体系成型。针对户外无人值守场站出台统一 SIM 卡槽防盗、防拆硬件设计规范，平衡运维便捷性与物理入侵防护需求，批量减少线下恶意 SIM 现场替换实施空间。
第五，跨行业底层硬件植入攻击协同预警情报平台搭建。充电、储能、工业自动化、智能水务等能源物联网行业协会共享恶意 SIM 特征、漏洞模组型号、攻击指令特征情报，实现新型底层通信攻击跨行业提前预警，同步推进设备厂商固件漏洞批量修复，形成全产业协同防御格局。
整体来看，基于 SIM 底层通信协议缺陷的硬件植入式新型攻击，打破了行业长期 “SIM 卡完全可信” 的传统安全假设，对分布式城市能源物联网基础设施安全防护体系提出颠覆性改造要求。攻击手段依托通用移动通信标准具备极强复制扩散能力，防护工作必须同步推进通信标准完善、硬件可信改造、固件底层过滤、全周期供应链管控、常态化底层安全监测多维度措施，保持防护体系与底层通信攻击手段同步迭代，长期坚持全栈分层可信隔离防护思路，持续化解新型硬件底层通信攻击对城市民生能源基础设施的安全威胁。
编辑：芦笛（公共互联网反网络钓鱼工作组）
